1.2 Патентная проработка предлагаемых технических решений
Устройство регистрации биопотенциалов [5].
Год: 2011
Содержание патента: Устройство регистрации биопотенциалов относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностических исследований, таких как регистрация электрической активности сердца – электрокардиограммы (ЭКГ), электрической активности мышц – электромиограммы (ЭМГ). Оно состоит из датчиков биопотенциалов 1, которые накладываются на кожу человека, и подключены ко входу фильтра 2, выход которого соединен со входом усилителя 3 биопотенциалов, а его выход соединен со входом АЦП 4 микроконтроллера 5. К микроконтроллеру 5 по двунаправленной шине подсоединены блок синхронизации 6, выполненный в виде микросхемы часов реального времени, флеш-память 7 и может быть подключен акселерометр 8. Выход микроконтроллера соединен со входом интерфейса 9 (рис. 1.1.3). Техническим результатом является дополнительная возможность регистрации физиологических и пространственных характеристик, привязанных к единой шкале времени как человека в целом, так и отдельных частей его тела.
Рисунок 1.1.3 – Структурная схема устройства регистрации биопотенциалов
Анализ: Устройство, описанное в данном патенте, обладает преимуществами в виде регистрации характеристик, помимо электрокардиосигнала, однако это усложняет и удорожает производство, и в большинстве случаев является избыточным при исследовании электрических характеристик сердца.
Усилитель биопотенциалов с диагностированием обрыва электродов [6].
Год: 2017
Содержание патента: Полезная модель относится к технике измерений биоэлектрических сигналов организма человека и быть может быть использована в многоканальных цифровых электрокардиографах. Технический результат заключается в повышении надежности работы усилителя биопотенциалов для многоканального электрокардиографирования в реальных условиях эксплуатации. Данный технический эффект достигается благодаря тому, что в известный усилитель биопотенциалов, содержащий М входов для подключения М сигнальных электродов электрографических отведений и два входа для подключения соответственно опорного R-электрода и N-электрода, а также М+2 фильтра нижних частот (ФНЧ), входы которых являются входами указанного усилителя биопотенциалов, при этом вход каждого ФНЧ подключен к соответствующему сигнальному электроду либо к R- или N-электроду, а также управляющий микропроцессор, универсальную интегральную схему АЦП, включающую в себя программируемый генератор, М опорных источников тока, каждый из которых подключен к соответствующему плюсовому входу мультиплексора, а также два масштабирующих резистора, параллельно одному из которых включен конденсатор, введены М+1 высокоомный резистор, каждый из которых включен между земляной шиной и плюсовым входом мультиплексора, а также цепь накачки из последовательно соединенных конденсатора цепи накачки и резистора цепи накачки, второй вывод которого соединен со входом операционного усилителя биопотенциала N-электрода, операционный усилитель биопотенциала R-электрода, при этом в управляющий микроконтроллер встроен дополнительно АЦП микроконтроллера, который подключен к выходу ФНЧ канала N-электрода, а выход операционного усилителя биопотенциала R-электрода соединен со вторым выводом второго из указанных масштабирующих резисторов и с общей шиной, соединяющей М минусовых входов мультиплексора друг с другом (рис. 1.1.4).
Рисунок 1.1.4 – Схема устройства регистрации БП с детектированием обрыва электродов
Анализ: устройство, описанное в патенте, имеет преимущество перед классическими схемами УБП, заключающееся в детектировании обрыва электродов, что может быть полезно при проведении длительных исследований, предполагающих активное движение и низкую надёжность контакта электродов с поверхностью кожи. Однако такая конструкция не является универсальной, и вероятнее всего предназначалась для реализации в конкретном классе устройств. В условиях непродолжительных по времени исследований под наблюдением врача необходимости в такого рода усилителе практически нет, что в свою очередь ведет лишь к ненужному усложнению конструкции.
Иностранный патент «Surface electromyography system, recorder and method» (Система, регистратор и метод поверхностной электромиографии) [7].
Год: 2016
Содержание патента: Патент содержит способы регистрации электромиографического сигнала и определения нервно-респираторного драйва (НРД) у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) на основе измерений поверхностной электромиографии, снятой с межреберных мышц на груди пациента. Представлена система электромиографии, которая содержит два элетрода для контакта с кожей пациента и записывающее устройство для записи электромиограммы между первым электродом и вторым электродом.
Согласно дополнительным аспектам представлены соответствующий регистратор электромиограммы для системы электромиографии, способ измерения электромиограммы и соответствующая компьютерная программа.
Анализ: хотя патент не посвящен напрямую разработке блока для регистрации электрокардиосигнала, однако, так как структура устройств снятия ЭМГ и ЭКГ очень схожа, данный патент представляет интерес. Часть реферата патента, посвященная описанию блока усиления БП, описывает устройство, построенное на основе дифференциального усилителя, совмещенного с блоком коммутации и АЦП. Можно сказать, что данная структура предпочтительна в тех случаях, когда мы знаем назначение устройства, в котором будет использоваться блок усиления, однако же встроенный АЦП может иметь характеристики, не подходящие в том или ином случае (например, при использовании модуля в носимом кардиомониторе фитнес-браслета большая разрядность может быть избыточна и снижать время автономной работы из-за высокого энергопотребления).